Муравьи-портные раскрывают секреты сверхэффективной командной работы для робототехники
Муравьи-портные решили проблему, которая веками преследует человеческие коллективы: вклад отдельных особей в задачу уменьшается, когда к ней присоединяется больше людей. Новое исследование, опубликованное в Current Biology 12 августа, показывает, что отдельные муравьи-портные, наоборот, становятся сильнее по мере роста группы.
"Каждый отдельный муравей почти удваивал свою тяговую силу по мере увеличения размера команды — они действительно становятся лучше в совместной работе, когда группа растет", — говорит ведущий автор Мадлин Стюардсон из Университета Маккуори.
Эта давняя проблема в человеческих командах была впервые описана французским инженером Максом Рингельманом в 1913 году, который измерял, как студенты тянут канат, и обнаружил, что, хотя общая сила растет с увеличением числа людей, вклад каждого отдельного человека фактически уменьшается.
Исследование показывает, что муравьи-портные формируют сверхэффективные команды, в которых особи фактически увеличивают свой вклад по мере роста группы, что противоречит снижению производительности, наблюдаемому в человеческих коллективах.
Эти крошечные древесные муравьи (Oecophylla smaragdina), обитающие в тропической Африке, Азии и Австралии, известны своим поведением при строительстве гнезд: они формируют живые цепочки, чтобы скручивать листья и склеивать их шелком, который производят их личинки.
Стюардсон и поведенческий эколог доктор Крис Рид из Школы естественных наук Маккуори работали с международной командой, чтобы измерить силу, которую могут прикладывать команды муравьев разного размера при строительстве гнезд.
Исследователи поставили эксперименты, побуждая колонии муравьев-портных формировать тянущие цепочки для перемещения искусственного листа, соединенного с силомером.
"Муравьи разделяют свою работу на две задачи: одни активно тянут, а другие действуют как якоря, чтобы накапливать эту тянущую силу", — говорит Стюардсон.
Как работает команда муравьев
Соавтор исследования доктор Даниэле Карессо из Констанцского университета разработал теорию под названием "силовой храповик" ("force ratchet"), чтобы объяснить этот механизм.
"Муравьи в задней части цепочек вытягивают тела, чтобы сопротивляться и накапливать тяговое усилие, в то время как муравьи впереди продолжают активно тянуть", — говорит доктор Карессо.
Доктор Дэвид Лабонте из Имперского колледжа Лондона, соавтор статьи, говорит, что команда обнаружила, что этот метод был ключом к увеличению вклада на одну особь по мере роста команды.
"Более длинные цепочки муравьев имеют лучшее сцепление с землей, чем одиночные муравьи, поэтому они могут лучше сопротивляться силе, с которой лист тянет назад", — говорит он.
Доктор Рид говорит, что это открытие может помочь ученым разработать лучшие команды роботов. Современные роботы при работе в команде выдают ту же силу, что и поодиночке.
"Программирование роботов для принятия вдохновленных муравьями кооперативных стратегий может позволить командам автономных роботов работать вместе более эффективно", — говорит доктор Рид.